論文の概要: Enhancing optical lattice clock coherence times with erasure conversion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.06437v1
• Date: Fri, 09 May 2025 21:13:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-13 20:21:48.841919
• Title: Enhancing optical lattice clock coherence times with erasure conversion
• Title（参考訳）: 消去変換による光格子クロックコヒーレンス時間の改善
• Authors: Shuo Ma, Jonathan Dolde, Xin Zheng, Dhruva Ganapathy, Alexander Shtov, Jenny Chen, Anke Stoeltzel, Shimon Kolkowitz,
• Abstract要約: 87Sr光格子クロックの高精細分解読出し法を実験的に実証した。 我々はそれぞれ100秒以上,150秒以上の原子コヒーレンス時間を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.48281188515154
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The pursuit of ever-longer optical coherence is central to advancing the precision of optical clocks. Synchronous differential clock comparisons have now demonstrated atomic coherence times on optical transitions that far exceed the coherence time of the clock laser. In optical lattice and tweezer clocks the atom coherence times are then primarily limited by errors induced by Raman scattering from the trapping light, as well as radiative decay due to the finite lifetime of the excited clock state, broadening and loss from two-body collisions, and loss due to heating. Importantly, many of these errors take the atoms out of the clock transition subspace, and can therefore be converted into "erasure" errors if the appropriate readout scheme is employed. Here we experimentally demonstrate a hyperfine-resolved readout technique for 87Sr optical lattice clocks that mitigates decoherence from Raman scattering induced by the lattice trapping light as well as radiative decay. By employing hyperfine-resolved readout in synchronous differential comparisons between 87Sr ensembles with both Ramsey and spin echo spectroscopy sequences, we achieve enhanced atomic coherence times exceeding 100 s and 150 s, respectively, and demonstrate that the differential instability becomes less sensitive to the interrogation time, enabling longer coherent measurements without a reduction in performance. We anticipate that this hyperfine-resolved readout technique will benefit applications of state-of-the-art optical lattice clock comparisons in which the coherence times or stabilities are constrained by Raman scattering or radiative decay.
• Abstract（参考訳）: より長い光コヒーレンスの追求は、光時計の精度向上の中心である。 同期ディファレンシャルクロック比較は、現在、クロックレーザーのコヒーレンス時間を超える光遷移において原子コヒーレンス時間を証明している。 光格子およびツイーザー時計において、原子コヒーレンス時間は主にトラップ光からラマン散乱によって引き起こされる誤差によって制限され、励起クロック状態の有限寿命による放射減衰、二体衝突による拡大と損失、加熱による損失によって制限される。 重要なことに、これらのエラーの多くは、クロック遷移部分空間から原子を取り出すため、適切な読み出しスキームが採用された場合、"消去"エラーに変換することができる。 ここでは, 格子トラップ光によるラマン散乱の脱コヒーレンスを緩和し, 放射減衰を緩和する87Sr光格子クロックの超微細分解読出し法を実験的に示す。 87SrアンサンブルとRamsey, スピンエコースペクトロスコピーの同時差分比較において, 超微細解読出法を用いて, 100 sおよび150 sを超える高原子コヒーレンス時間を実現し, 差分不安定性は尋問時間に敏感になり, 性能低下を伴わない長期間のコヒーレント測定が可能であることを実証した。 我々は,この超微細解法は,ラマン散乱や放射減衰によってコヒーレンス時間や安定性が制約される,最先端の光学格子クロック比較の応用に有効であると予想する。

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